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激光头的基本原理

顾影自怜

皮卡丘都没有这么皮。

光学头的基本光学系和光学部品的收差

光学头是DVD系统的最大关键部件之一,它的基本原理图如下

激光头

光学头是由1.对物透镜,2.准直透镜,3.偏光分光棱镜,4.分光棱镜,5.反射镜,6.1/4波长板,7.焦点误差检出光学系,8.寻轨误差检出光学系等光学部品和光学系,9.焦点控制伺服机构(F-ACT),10.寻轨控制伺服机构(T-ACT)等伺服机械控制部品,还有11.半导体激光二极管,12.多分割光电二极管PD(photodiode)等光电部件构成的。

要想把激光聚焦成由波长决定的最小光束,必须把从LD发出的球面波的波面尽量无缺陷的传到光盘的情报记录面。也就是说,从LD发光开始到光盘为止,光学头成像系各部品全体的RMS波面收差必须限制在0.07λ以下,不然不能把激光光束聚焦为由干涉极限决定的最小光束。构成光头的各光学部品,光盘盘面,其中也包括对物透镜设置时的调整误差,以上这些合计的成像光学系全体的波面收差,必须限制在由WarechalCriteron(δω)MC给出的允许最大波面收差0.07λ以下。光盘已经由光盘标准规定,(δω)DISK=0.05λ,一般对物透镜的象差(δω)ADJT=0.025λ,要使全体(δω)MC小于0.07λ,对于其他的光学部

激光头

品的收差必须严格控制。从LD开始到光盘为止,光头各光学部品的最大允许波面收差各用(δω)LD,(δω)CL,(δω)PBS,(δω)QWP,(δω)MR,(δω)OL表示,WarechalCriteron给出我们如下公式;

(δω)MC≤λ/14

(δω)2MC=(δω)2LD+(δω)2CL+(δω)2PBS+(δω)2QWP+(δω)2MR+(δω)2OL+(δω)2DISK

下面具体DVD的数值带入来试算一下。半导体激光二极管激光射出侧有平面玻璃窗,此外由于半导体激光器自身的特点,不可克服的有非点间隔,比理想波面要差,普通(δω)LD约为0.013λ。棱镜,反射镜等平面光学部品比较容易的以波面收差0.01~0.015λ制造出来。但是准直透镜和对物透镜等非平面光学部品,波面收差要想抑制在0.03λ之内,比较困难,分别定为准直透镜0.025λ和对物透镜0.035λ,这样根据式(2)得出全体(δω)MC的波面收差为0.0694λ,满足要求。即使对物透镜的波面收差被抑制在0.035以下,如果准直透镜的波面收差大于0.025,那样被聚焦光束的直径就会变大,从信息面读出数据错误频度就会变高。由于以上的理由,准直透镜的波面收差必须小于0.025,但球面单透镜要想达到这个值非常困难,一般采用球面玻璃组合透镜。

从DVD光头的对物透镜射出的激光光束,需要一直跟踪光盘信息面上的轨道间距为0.74μm,最短凹坑长为0.4μm的轨迹,并正确读出凹坑信息。光强为光束中心强度1/e2的位置的光束直径被称为光束径ω,激光波长λ=650nm,对物透镜的数值孔径NA=0.6,

ω=k×(λ/NA)

当对物透镜的入射光束的光强能量分布为均等分布时,系数k是0.96,光强能量分布为高斯分布时为1.34。从上式可以看出,光束径正比例于λ/NA,既要想提高光盘记录密度,缩小光束径,就需要使激光短波长化,并且提高对物透镜的NA。

还有对物透镜的焦点深度△z正比例于λ/NA的平方,DVD焦点深度与CD相比变窄56%,焦点误差的允许值变小。

△z~λ/NA2

光盘的倾斜引起的象差也会增加。对于焦点误差的允许值的减少,就需要提高焦点控制精度,DVD为了减少光盘的倾斜引起的收差,光盘的厚度减为CD的一半0.6mm。


激光头的原理与结构

自从1982年直径12cm的数字音频光盘CD问世以来,数字视频光盘DVD(digitalvideodisk)一直是新一代光盘的一个梦想,虽然在几年前出现了VCD,但是对于光盘来讲,技术上没有改变,只是对数据进行了压缩,画质也只是VHS水准,不过是过渡性产品,在国外没有形成市场。数……阅读全文 >>

激光头的技术

对于光学头来讲,它特有的技术有如下几个:激光头a.通过利用被聚焦到回折界限的最小激光束,穿过0.6mm的透明塑料层,从凹凸信息面取出信号。b.使用半导体激光二极管,使用数值孔径NA为0.6的对物透镜,把激光束聚焦为由波长决定的回折界限为止的最小光束。c.光盘外形的误差和不同光盘交……阅读全文 >>

如何清洗激光头

超声波清洗机清洗激光头短接激光头保护焊点,用小毛刷配合吹气球将激光头表面的积尘清除干净,再用牙刷在自来水下将其缓冲齿条上的润滑脂清除干净.然后将激光头放入盛满温开水的清洗槽中,滴入一两滴洗涤剂.静置10分钟后接通清洗机电源并按下清洗开关.此时清洗槽中的水剧烈振动,激光头的表面及内……阅读全文 >>

激光头的简介

激光头:它由中心往外移动在Table-of-Contents区域,通过发射激光来寻找光盘上的指定位置,感应电阻接受到反射出的信号输出成电子数据激光头是光驱的心脏,也是最精密的部分。它主要负责数据的读取工作,因此在清理光驱内部的时候要格外小心。激光头主要包括:激光发生器(又称激光二……阅读全文 >>

2019-12-11
激光头
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